專利名稱：光電式液位顯示控制報警儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于液位顯示控制技術領域。
目前使用的液位顯示控制儀大都如同中國專利CN2064516U那樣，其傳感器由鋼管、浮球、法蘭、干簧開關陣等組成。笨重復雜、磁鋼升降時園柱型磁場同時包圍幾只干簧管。對于簧管安匝數要求嚴，而干簧管參數離散性大，它必須有2只干簧管同時閉合一段時間，才能保證其顯示不中斷，干簧陣位于蒸汽導管旁加保護罩時，其溫度超過其環境溫度上限55℃。干簧管直接帶動繼電器，而繼電器吸合電流≥80mA，超出其最大負荷(12V，50mA)。傳輸線多，安裝維修復雜。
本實用新型之目的是克服上述產品缺陷，提供一種功能齊全、成本低、結構新穎、性能可靠、2線遠傳數字信號，集成電路光電式液位顯示控制報警儀。
本實用新型采取下列技術方案。在兩面平行的條狀玻璃板的一個平面上事先制作一排軸線平行距離相等的凸透鏡陣列④，將其安裝在平板玻璃液位計
的一個側面，在透鏡陣正水平前方安裝一豎排由帶聚光頭的白熾燈或紅外LED組成的光源陣列①。在玻璃液位計的另一側面，安放一豎排光電管陣列⑧，每只光電管置于一個暗盒內，其受光頭處開孔并對準對面的透鏡，形成光源、透鏡、光電管三個一組，一一對應，軸線在同一水平線上。若干個這樣的單元排在同一豎直平面內，每只光電管反偏置在正電源和對應的反相器入端，反相器的出端接對應的雙向開關的控制端，而雙向開關接在編碼IC1、IC2的一個輸出端和振蕩器的控制端P之間，根據透鏡成象和光線穿過兩面平行玻璃板不改變傳播方向等原理，使聚光燈的光斑位于對應透鏡前f和2f之間，透鏡成的放大象穿過玻璃液位計后正好落在光電管的受光頭上(紅外管芯位于透鏡焦點上，經透鏡變成一束平行光直射對應的光電管)。光電管和對應反相器入端接地電阻對電源分壓以決定反相器入端對地電位，受光時光電管內阻＜＜100K，反相器入端電位高于開門電平而輸出低電平，不受光時光電管內阻＞＞1500K，反相器入端電位低于關門電平而輸出高電平。玻璃液位計空腔內放一浮子，其高度小于兩透鏡中心距使之一次只能擋一只光電管的光線。浮子升降時擋住哪只光電管的光，與之相應的反相器輸出高電平而開啟對應的雙向開關，該開關又由它處的位置決定振蕩器產生脈沖的個數，從而把液位的高度變成了與之對應的數字量，脈沖遠傳至解碼電路經整形把它譯碼輸出相應的一個高電位指令信號去驅動各個單元電路實現模擬LED顯示。控制、報警、0～10mA輸出。
現以本實用新型實施例之一，鍋爐示控報警儀說明工作過程。光電傳感器中有16個光電單元。每個代表10mm水位，從最低安全水位－80mm到最高安全水位＋70mm全水位150mm，位于玻璃液位計正中心的光電單元代表0水位，當水位上升到＋30時發出停泵指令，水位下降至－30時發出啟泵指令。若失控，－30時不啟泵，水位降至－40，－50時分別又發出啟泵指令。若還失控，水降至－60時發出聲光報警信號，若無人處理，當水位降至－70時發出聯鎖保護性停爐指令，強制停止鼓引風機、水泵、并經外接電鈴擴大報警范圍，在－80處重復發出停爐指令。高水位方向與之類似。
在－30、－20、－10、0、＋10、＋20處分別輸出(0～10mA)電信號與電動機執行器配合實現鍋爐連續給水，浮子在最高水位時LED顯示全綠，在最低水位時LED顯示全紅。在其它位置時水為綠汽為紅，紅綠分界線為汽水分界面。
本實用新型與現有液位示控器相比體積小，結構簡單，以光電器件代替機械構件，傳輸線少功能齊全，維修方便，液位采樣精度高，通用集成件可靠性高、成本低，單元電路便于流水線生產。
液位計附圖2是結構方塊圖。
附圖3本實用新型實施例鍋爐水位示控報警儀輸出控制電路圖。
附圖4是電源原理圖。
附圖5是本實用新型實施例鍋爐水位示控報警儀光電傳感器電原理圖。圖中GD1～16為帶聚光鏡頭的光敏二極管。F23～38為反相器。SW1～16為雙向開關，時基IC555、R20、R21、C7組成間接反饋式振蕩器輸出3.6KHZ脈沖。p點為振蕩器控制點。p點高電位停振低電位啟振。D2隔離p點低電位，保持p點低電位振蕩器啟振。R22在雙向開關全閉時使p點高電位而停振，所以振蕩與否取決于雙向開關，IC1與IC2相串，當某一雙向開關導通時，如sW8，由于IC1的Q7為低電平，振蕩器啟振輸出脈沖。第一個脈沖到來時經D1，C5，R17，R19微分使IC1與IC2全清0，IC1的Q0為高電平，第二個脈沖到來時IC1的Q1為高電平，依類推直至IC1的Q7為高電平時停振。IC1的Q9在第十個脈沖到來時為高電位，封鎖了IC1而使T1飽和導通打開IC2，這樣sW1～9導通時產生的脈沖數和開關的序數一致，而sW10～16導通時產生的脈沖數比開關序數多1。整個編碼總是從IC1的Q0開始依次出現高電位的，最長過程約為5ms。D1隔離C5與脈沖輸入端，以使C5在編碼中放電時間≥5ms不致重復清0。
附圖6是本實用新型實施例鍋爐水位示控報警儀執行機構電路圖，其中解碼單元電路IC3、IC4與編碼單元IC1、IC2工作過程一樣，模擬顯示單元中有15只兩腳雙色LED首尾依次串聯，上端為綠起點。下端為紅起點，單向脈動電流分別經T29和T30向綠、紅端供驅動電流。T29、T30分別接成恒流源型電路。保證在LED相串個數增減時電流平均值基本保持10mA。當解碼某一輸出yn如y9為高電位時，它對應的T11飽和導通，其集電極所接上面的LED發綠光，而下面的發紅光。上端T3導通時全顯紅(無水)。下端T18導通時全顯綠(滿水)，控制單元中C9、R47和C10R52分別為F3和F6入端延時電路防止解碼過程中K1、K2抖動，F5和F6組成雙穩觸發器，D7隔離它所接或門的低電平與F5入端。確保剛接通電源時水泵繼電器k1不動作。k2為極限水位聯鎖停爐繼電器，指示燈單元中的F9和F10組成雙穩觸發器。0～10mA單元電路中三極管均為pNp型接成恒流源，報警單元中k3為消音繼電器。T22是使KD9562不報警時“－”端與電源負端斷開而消除噪音。
權利要求1.一種光電式液位顯示控制報警儀，由光電傳感器和執行機構組成，其特征在于光電傳感器由光源、凸透鏡、光電管、反相器四個陣列及IC編碼單元電路構成。
2.根據權利1所說的液位顯示控制報警儀，其特征在于其執行機構由解碼單元電路把脈沖數字譯為一個相應的高電位信號驅動各個單元電路而實現多種功能。
3.根據權利1和2所說的液位顯示控制報警儀，其特征在于多級串聯LED鏈，由脈沖驅動排式模擬顯示，具有一個LED亮其上面或下面的全亮的記憶功能。
專利摘要光電式液位顯示控制報警儀屬于液位顯示控制儀表。本實用新型依據凸透鏡成象等光學原理，用光源控制光電管將液位變化成數字量，遠傳經譯碼輸出相應的工作信號而驅動LED模擬顯示，數字顯示，控制指示燈、報警、控制、0～10mA單元電路實現多種功能，液位采樣準確度高，結構新穎體積小，采用通用CMOS集成件等光電器件成本低，單元電路便于流水生產。可實現對鍋爐、罐、箱、槽、水塔等常壓，帶壓容器液位自動化示控與安全保護而形成液位示控報警系列產品。
文檔編號G01F23/00GK2112805SQ9122577
公開日1992年8月12日 申請日期1991年9月27日 優先權日1991年9月27日
發明者黃春胞, 姚秀娥, 張風柏, 江仁碧 申請人:黃春胞